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建筑物變形監測的分析與處理方法論文
0引言。
變形監測的意義在于用專業的儀器與方法對物體的變形現象、形態以及發展等進行相應的觀測、分析、預報。其任務主要是監測建筑物在荷載以及外力的作用下，在物體所處位置、大小等各個方面上空間與時間的特征。形監測過程中所包含的內容是由多種方面共同決定的，即變形建筑物的性質、地基的情況等等。
例如對于水利工程中的建筑物其變形監測主要包括水平位移的觀測、沉降觀測等等，而這些觀測也可以成為外部觀測。
除了外部觀測，與之對應的則是內部觀測，其中包括溫度、混凝土應力等方面的觀測，內部觀測可以使我們更加詳細的了解建筑物的內部結構。在進行變形監測數據的分析與處理過程中，要特別注意將內部與外部觀測數據相結合，從而可以更好的進行總結。
1變形監測數據的處理。
以所測的變形數據作為基礎，繪制與之相對的曲線是一種簡單且有效的數據處理方法，對于所繪制的曲線，專業人員可以對其進行分析、總結。如果我們把變形觀測數據與影響因子相結合，并對其進行多元回歸分析以及逐步回歸計算，這樣就可以求得變形與顯著性因子兩者之間的函數關系，不僅可以作為物理解釋，還可以進行今后建筑物的變形預報。
如果只是對變形觀測數據單項處理有2種方法：
1）以灰色系統理論進行建模。主要處理的是具有小數據量的時間序列，其所用的方法是對現有的數據采用累加生成法，使之轉化為生成數列，所以說這種方法的優點在于減弱隨機性、增加規律性。
2）以時間序列分析理論進行建模。主要是處理變形觀測量中的時間序列，例如在對建筑物位移的監測中，通過建立一個與之相對的灰微分方程，就可以分析出建筑物的變形趨勢，此種方法不僅可分性很好而且還有其他4項優點：
�、倏梢酝瑫r進行推估、平滑以及濾波；
②此模型是一個理想的動態模型；
③可以將平穩相關時序轉化為獨立的平衡時序；
�、苣Ｐ蛥稻奂讼到y輸出的特征和狀態。
如果將變形建筑物整體視為一個動態的系統，觀測值視為這個系統的輸出，那么可以通過卡爾曼濾波模型對此系統進行精確、準確的描述。動態系統的描述是由兩方面共同完成的，即觀測方程與狀態方程，監測點所在的位置、其變化的速度以及所具有的速率參數，這些因素相互結合，共同建立了一個理想、完善的運動模型。運用卡爾曼濾波模型其優點在于無需保留使用過的觀測值，而是采用一定的遞推算法，這樣就可以將參數估計與預報這兩者快速、有效的相結合起來[1].
如果變形監測時間序列具有周期性變化的特點，那么可以應用Fourior對其進行相應的轉變，即將時域內包含的信息通過一定的方法轉換到頻域內，進而對其分析、研究。在某一時間下記錄的數值信號其意義可以體現為由許多和不同頻率的諧波分量的總和，而通過計算每個諧波頻率所具有的振幅，最大振幅以及與之相對應的主頻率等，可以間接的推算出變形周期性變化所具有的規律。
2變形的幾何信息與物理解釋。
在傳統意義上，對變形觀測數據的分析與處理有兩種，即變形的幾何分析、變形的物理解釋。在幾何分析中其特點是能夠直接的體現出變形的空間以及時間特性，其內容主要有以下3個方面：
1）選用模型的初步檢測。
2）模型參數的估計以及統計的檢驗。
3）最佳模型的確定。
變形的物理解釋其作用體現在可以明確的描述出變形與產生這種變形的因素兩者之間的關系，一般情況下采用兩種方法，即統計分析法、確定函數法。統計分析法當中包含有多個方面。例如多元回歸分析、時間序列頻域法中所用到的動態影像分析等等。
統計分析法中最重要的條件是所用的資料必須是實測的，實測的資料越詳細、豐富，那么所得到得結果就越加的可靠，而且還可以具有“后驗”的作用。
這種方法的運用與幾何分析有著密切的聯系，是測量人員比較喜歡且熟悉的方法。確定函數法是以變形建筑物的物理學參數作為基礎，從而建立一個力與變形兩者之間的微分方程，如果邊界條件是確定的，那么通過有限元的方法求出一個微分方程，就可以得到變形建筑物上有限元節點的變形。此種方法所具有的特點是對于監測數據并不是特別需要，且還具有“先驗”的性質。如果在有限元上劃分的合理，并且對觀測建筑物的物理學參數選取選擇的較為精確，那么此種方法無疑是一種快捷、省力的方法。
在現實生活中建筑物物理學參數以及微分方程的確定都含有一定的假設性，所以說在有限元法計算出的結果常常與實測的數值并不相符，真對此種情況，相應的產生了應用兩種方法結合的分析方法，以及反演分析法。
3變形分析以及預報的系統論方法。
以現代系統論作為有效的指導從而進行變形的分析以及預報是現階段一個重要的研究課題。變形體并不止具有單一的因素，它是具有復雜的黑箱或灰箱式的結構模式，它是開放性的，而且還體現出一種隨機性，這種隨機性所包含的因素有多種，即包括外界因素中的不確定性，也包括對初始狀態的敏感性等等。
按照系統論的方法，對建筑物的變形通常采用兩種方法進行研究：
1）以輸入-輸出模型進行建模。此方法是針對黑箱或是灰箱而進行建模的，灰色系統建模、時序分析等都屬于此建模法。
2）以動力學方程進行浸沒。在方法上它與物理解釋中提到的確定函數法在某種程度上有著一定的相似，是以運動物體所體現出的物理規律為基礎，通過一定的方式建立微分方程，以此來精確的描繪出這個系統的運動演化。
對建立的動力方程的解算方法，是在對體統的變形以及受力有著充分了解的基礎上，用相對簡單的可以解析的模型來模擬物體變形的過程，此模型解算出的成果與現實狀態相比較是基本符合的。
在系統論的方法中，其核心表現在對動力學方程解的分析與研究，因此在此過程中引入了大量的與動力系統相關的概念，這些引進的感念都與變形分析與預報有著極為密切的聯系，它們包括相體積、相軌線、狀態空間等等。
綜上所述，變形監測在現實生活中發揮著重要的作用，可以有效的對建筑物進行監測與預報，而變形監測并不是一項簡單的工作，它蘊含著方方面面的東西，需要我們在不斷的探索與研究中，讓其更好的為人類社會服務。
參考文獻：
[1]劉娟.淺談工程測量發展的幾個問題[J].山西建筑，2008（03）:366-367.
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